题目内容
【题目】利用打点计时器研究小车变速直线运动的实验,得到如图所示的一条纸带,在纸带上共取了A、B、C、D、E、F六个计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.从每一个计数点处将纸带剪开分成五条(分别叫a、b、c、d、e),将这五条纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中,得到如图所示的直方图,最后将纸条上端中心连起来,于是得到表示v﹣t关系的图象.已知打点计时器的工作频率为50Hz.
(1)为表示v﹣t关系,图中的x轴对应的物理量是时间t,y轴对应的物理量是速度v。若纸条C的长度为5.0cm,则图中t3为 s,v3为 m/s;因为各纸条上端中心连线是 ,所以可以直观的看出小车是做匀变速直线运动;
(2)在纸带未剪断时,量出相邻的计数点之间的距离分别为sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm.则小车的加速度a= m/s2,打下D点时小车的速度为 m/s(结果保留2位有效数字)
【答案】(1) 0.25 0.50 一条倾斜直线 (2) 0.42 0.53
【解析】试题分析:第(1)问中表示的是v﹣t关系,图中的x轴对应的物理量是时间t,y轴对应的物理量是速度v.若纸条C的长度为5.0cm,由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,在c段前面还有两段,所以则图中t3=2×0.1+0.05=0.25s,
t3时刻的速度为:
因为各纸条上端中心连线是一条倾斜直线,所以可以直观的看出小车是做匀变速直线运动;
(2)在奇数段的纸带中一般舍去前面的点,因为刚开始小车或砝码的速度小,这样会造成误差较大,所以一般为了减小误差舍去前面的点。设B到C之间的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:x3﹣x1=2a1T2x4﹣x2=3a2T2
为了更加准确的求解加速度,我们对两个加速度取平均值得:
即小车运动的加速度计算表达式为:代入数据得:a=0.42m/s2
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小.
故答案为:(1) 0.25; 0.5; 一条倾斜直线; (2) 0.42; 0.53